1958年大炼钢铁运动：北京钢铁学院的历史角色与贡献

蒋继和在实验室真空熔炼炉前观摩实验过程

“大炼钢”开创了就地炼钢、炼废铁的先河

追溯到1952年，中央有关部门选定北京西北郊建设“学区”，集中设立第一批8所高等院校。其中，原北洋大学、清华大学等六所大学从事采矿和冶金工程系合并，组建北京钢铁学院，即北京科技大学的前身。

新中国成立初期，国家重点发展重工业，以尽快实现社会主义。钢铁工业被视为重工业的代表。 1958年，中央提出主要工业产品产量“超英赶美”，全国迎来轰轰烈烈的炼钢运动。今年，全国人民有一个共同的目标——年产钢1070万吨。

作为钢铁教学和科研的先行者，当时的北京钢铁学院自然也加入了这股历史洪流。除了在学校冶金厂三班倒炼钢外，该校杨永义教授还设计了炼钢用的土式高炉，也叫简易高炉，在全国推广复制。 1958年5月以来，发表多篇介绍中外结合中小型高炉、中小型高炉、简易局部热风炉等高炉炉型和生产经验的文章。从1958年8月到当年年底，全国小高炉数量从几千座猛增到上百万座，为当时的炼钢运动推波助澜。

由于当时的钢铁生产技术和工艺水平还远远没有达到应有的标准，所以大部分钢材都是就地取材。当时生产的300多万吨本地钢、416万吨本地铁根本无法使用，全部是废钢。 。这场闹剧严重违反经济规律和实际国情。它不仅破坏了正常的生产生活秩序，而且破坏了生态平衡，造成人力、物力、财力的巨大浪费。

钢铁大国产能过剩却缺乏高端产品

姜继和表示，钢虽然只是一个硬块，但它的强度、硬度、耐磨性都取决于组成这些合金的金属元素及其排列和分布。会出现各种缺陷。

1978年改革开放后，中国向世界敞开大门，为我国钢铁工业吹来了一股新风。当年，钢铁行业引进国外先进技术700多项，利用外资超过60亿美元。特别是引进国外先进技术和设备，建设了宝钢、天津无缝钢管公司两家大型现代化钢厂，并对老钢厂实施了一系列重点改造工程，使钢厂发生了明显的变化。调整我国钢铁工业技术结构，缩小钢厂规模。与世界先进水平有差距。 1978年至2000年，社会主义市场经济体制逐步建立。钢铁工业改革重组、调整结构，强化企业管理，进入稳定发展时期，为国家经济快速发展奠定了基础。

进入新世纪以来，我国钢铁工业规模迅速扩大，产量连续16年位居世界第一。但钢铁项目大量上马，中小企业过多，多数企业重复建设，带来钢铁行业产能过剩。相互竞争导致价格极低，甚至出现卖一吨钢材利润还不到一斤白菜的尴尬境地。为打破低端产品泛滥、高端产品依赖进口的现状，我国钢铁领域再次进入优化调整阶段，开始淘汰落后产能。钢铁企业正在走向兼并重组，在产品上追求高端工艺和技术。

姜继和表示，近年来，国家经济快速发展，高端钢材需求不断增加。但我国高端装备用钢材料的产品结构处于低端。一些高端装备和核心零部件的关键基础钢材严重依赖进口，关键技术受制于人，如高铁车轴、轴承钢、高标准模具钢、高端船用钢等。设备用钢.主要基础钢材产品仍不能满足需求。这促使他们在研发过程中不断创新。

六年铸剑实验数百次

早在20世纪60年代，为了制造超高强度钢，国际镍业就发明了“马氏体时效钢”。他们将铁、镍、铝、钼、钛、钴等金属元素按一定比例加热熔炼。当时开发的马氏体时效钢非常坚固，可以用来制造火箭发动机的外壳。

但这种钢的缺点也是不可避免的，比如强度高但韧性和塑性不足。基于这种传统马氏体时效钢的强化和改进思路，学术界尚未取得突破。

2007年通过高考后，蒋继和进入北京科技大学材料科学与工程学院。每天早上8点到晚上10点在实验室写报告、做研究对他来说是很正常的事情。他研究的重点就是这种特殊的“马氏体时效钢”。

我国自20世纪60年代末以来一直在发展马氏体时效钢。但长期以来，国内在超高强钢领域的研究大多未能取得最新突破。为了转变研究思路，追求合金的高性能和更高强度，早在2011年，北京科技大学陆兆平课题组就开始了新型超高强钢的研发。 2013年，姜继和加入卢兆平实验室，在课题组前期工作的基础上尝试这一新想法的可能性。

“通过前期的热力学计算，我们粗略计算了几种元素的比例，包括铁、镍、铝、钼、铌等元素。我们需要不断调整元素的比例，以达到最佳状态。”谈何容易，姜继和表示，对这种合金进行锻造实验大约需要一个月的时间。于是，他没日没夜地在实验室里倒各种“铁块”。

添加元素、重组、优化、微调、显微观察、拉伸测试，繁琐的实验，蒋继和不断重复着这些过程。他一次又一次失败，又重新开始。有时他会同时做几个实验。经过数百次反复试验和调整，通过调整不同元素的配比和制造工艺，2015年初，研究团队终于突破了超高强钢的强度和塑韧性之间的矛盾，开发出了这种新型的超高强钢。超高强度钢并证明它是相关的。结构和性能控制机制。经过六年磨砺，研究成果于2017年4月发表在《自然》杂志上。

新钢材有望用于飞机起落架

这种新型超高强钢有什么好处呢？与传统马氏体时效钢相比，新型超高强钢在原子尺度上具有许多新特征，如脆性界面少、纳米颗粒尺寸均匀、密度高等。这些原子尺度性能优化的直接结果是这种新型钢在保持其他性能的同时具有2000MPa的屈服强度。这是什么概念？当相当于20000公斤的力作用在1平方厘米的面积上时，这种钢可以保持稳定不变形，其韧性比传统的马氏体时效钢更好。目前鸟巢所用钢材的抗拉强度仅为400MPa左右。

此外，新型超高强度钢可以通过使用铝元素代替传统马氏体时效钢中昂贵的合金元素来添加传统马氏体时效钢避免的碳元素。这种钢种还可以显着降低其镍和钼含量，同时仍保持良好的强塑性。与目前常用的马氏体时效钢相比，生产成本还可降低40%左右。初步实现了高端钢铁材料的制备工艺。简单和低成本的目标。

姜继和对未来的应用非常看好。超高强钢可用于许多对钢材要求极高的领域，如火箭壳体、高速转鼓、高压容器等，这些与军事国防密切相关，是重要的钢铁材料。实现我国“中国制造2025”战略的物质基础。目前这种新型超高强钢已有一定的应用方向。姜继和表示，已寻求与国内企业合作，将对飞机起落架应用的关键组织和性能进行优化和研究。

对话

我们有实力开发高端钢材产品

对话者：北京科技大学副校长、教授 卢兆平

北青报：目前我国钢铁行业研发存在哪些问题？

鲁兆平：首先我国的钢铁行业是比较工程化的，更注重如何开发技术，如何优化生产线，或者从国外引进什么新产品、新技术，我们一直在消化别人的东西。其次，有一句话很形象：我国是钢铁大国，但不是钢铁强国。我国粗钢年产量很高，去年超过8亿吨，但高附加值的高端产品很少，部分高端钢材产品依赖国外进口。另外，由于这个行业比较传统，我国钢铁领域的基础研究也比较薄弱。与3D打印、石墨烯等比较新颖、时尚的领域不同，相对而言，科研投入和研究实力还远远不够。

北青报：这种新型超高强钢的研发对我国钢铁领域的发展有什么意义？

鲁兆平：这个研究成果可以告诉别人，我们中国也能生产出高端产品和深厚的原创性研究。当然，这并不意味着发表这篇文章就能解决很多问题，但至少是一个好的开始，鼓舞了一大批从事钢铁研究的人。我们有能力开发高端产品，为钢铁研究人员带来收益。还有希望。我们并不是不能成为钢铁强国。关键是我们愿不愿意做。今年年初，这一成果被评为2017年度我国十大科学进展之一，着实让我们深受鼓舞，说明我们传统的钢铁材料研究已经越来越受到人们的重视和关注。

北青报：在钢铁强国之路上我们还需要做出哪些努力？

鲁兆平：坦白讲，我国在材料研究和技术应用方面与国际水平还有一定差距。不可否认，我们有一批在钢铁研究领域努力奋斗的科研人员。我们可以把别人的技术带回中国，但我们自己必须创新。虽然现在有新的研究成果，但由于国内的一些固定思维，比如很多人认为想要高端产品就去国外买。我国超高强钢的产业化还有很长的路要走。对于科研人员来说，我们只想“不说好话，只做好事”，踏踏实实做研究。

本页由记者姜若静撰稿、拍摄